[發(fā)明專利]高殘余應(yīng)力氣門彈簧的生產(chǎn)工藝

有效

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• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104190828A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王峰;田宏霞
• 申請（專利權(quán)）人: 常州機電職業(yè)技術(shù)學院
• 主分類號: B21F35/00
• 分類號: B21F35/00
• 代理公司: 常州市科誼專利代理事務(wù)所 32225
• 代理人: 孫彬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高殘余應(yīng)力氣門彈簧的生產(chǎn)工藝，是一種氣門彈簧制造的工藝流程。

背景技術(shù)

目前，配氣機構(gòu)是發(fā)動機的重要組成部分，凸輪對氣門的控制是單向的，必須有氣門彈簧才能保證氣門回位；在氣門關(guān)閉時，氣門彈簧必須保證氣門與氣門座之間的閉合與密封；在凸輪的負加速階段，氣門彈簧必須保持氣門不脫離凸輪的控制。氣門彈簧在工作中承受高頻的交變載荷，一旦出現(xiàn)疲勞失效斷裂，往往需要更換整臺發(fā)動機。因此，氣門彈簧同發(fā)動機的缸體，曲軸和連桿等主要部件一樣，要求在保質(zhì)期內(nèi)不發(fā)生斷裂，對疲勞可靠性有很高的要求。

隨著汽車朝著小型化，高速化的發(fā)展，減小發(fā)動機排量并采用廢氣渦輪增壓技術(shù)實現(xiàn)發(fā)動機小型化是現(xiàn)代車用發(fā)動機的一個重要發(fā)展方向，一方面提高了氣門彈簧的設(shè)計應(yīng)力，另一方面能留給氣門彈簧布置的空間越來越小。因此彈簧的工作應(yīng)力幅度越來越高，對氣門彈簧可靠性方面提出了更高的要求。傳統(tǒng)的氣門彈簧制造工藝如下：采用油淬硬鋼絲，經(jīng)過卷簧，去應(yīng)力退火，磨簧，倒角，噴丸和熱壓等工序而成；在去應(yīng)力回火工藝中，并不能完全去除卷簧產(chǎn)生的拉應(yīng)力，一部分繼續(xù)殘留在鋼絲表面，導致氣門彈簧在噴丸工藝中無法獲得高殘余應(yīng)力，提高氣門彈簧的使用壽命；另外鋼絲的表面硬度會下降，相應(yīng)的彈簧鋼絲的抗拉強度會下降100～200MPa。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種高殘余應(yīng)力氣門彈簧的生產(chǎn)工藝，它能夠完成消除卷簧過程中的殘余拉應(yīng)力，保持材料原有的機械性能，并能在噴丸過程中獲得高且深度較深的殘余應(yīng)力，使得該氣門彈簧能夠運用于高應(yīng)力幅的場合，滿足了發(fā)動機小型化的要求。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種高殘余應(yīng)力氣門彈簧的生產(chǎn)工藝，該工藝的步驟如下：

a)卷簧：將坯料卷制成型為半成品彈簧；其中，坯料為55CrSi或50CrVA彈簧鋼絲材料；

b)等溫淬火；其中，淬火的溫度范圍為850℃～870℃，并保溫一段時間，控制淬火爐內(nèi)的氣氛，避免脫碳超過標準規(guī)定；

c)鹽浴回火；其中，鹽池溫度控制在400℃～440℃，并保溫一段時間；

d)清洗干燥；

e)磨簧：對干燥完成后的半成品彈簧的兩端進行磨削處理，使半成品彈簧達到所需的自由高度范圍；

f)倒角：對經(jīng)過磨簧處理后的半成品彈簧的兩端進行倒角，去除毛刺，滿足客戶裝配的要求；

g)兩次噴丸處理：第一次進行粗噴，獲得高殘余應(yīng)力值；第二次進行細噴，獲得深殘余應(yīng)力值；

h)熱壓定型；

i)后續(xù)整理，制得該高殘余應(yīng)力氣門彈簧。

進一步為了在卷簧過程前先切除表面缺陷超標的坯料，在所述的步驟a)之前還進行色標探測處理：檢測坯料供應(yīng)商在坯料的表面缺陷超過標準時涂上的色標，將涂有色標的部分切除。

進一步，在所述的步驟g)和步驟h)之間進行色標打印工序：在完成噴丸處理后的半成品彈簧上打印色標，用于區(qū)別方向或追溯。

進一步，在所述的步驟e)中，同時保證半成品彈簧的末端厚度在0.5mm以上。

進一步提供了一種后續(xù)整理工序的具體流程，所述的步驟i)中，后續(xù)整理依次包括：

(1)上油：在熱壓定型后的彈簧表面涂防銹油，滿足彈簧的運輸和儲存要求；

(2)包裝：將彈簧按照客戶要求包裝方式分別進行包裝。

進一步為了實現(xiàn)對彈簧更好地熱壓定型，在所述的步驟h)中，在熱壓定型前先將半成品彈簧加熱至250℃～290℃，保持一段時間，再壓縮到彈簧的實體高度，使彈簧的熱松弛實驗和變形滿足氣門彈簧的使用要求。

進一步，所述的坯料采用未經(jīng)過油淬的彈簧鋼絲。

采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明獲得了一種高殘余應(yīng)力的氣門彈簧，能夠完全利用了原材料的機械性能，同等噴丸條件下，獲得相比傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)氣門彈簧更高且深的殘余應(yīng)力，使得該氣門彈簧能夠運用于高應(yīng)力幅的場合，滿足了發(fā)動機小型號的要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的高殘余應(yīng)力氣門彈簧的生產(chǎn)工藝的流程示意圖；

圖2為氣門彈簧經(jīng)噴丸處理后內(nèi)側(cè)表面不同深度上與鋼絲軸向45°的殘余壓應(yīng)力標準表。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

如圖1所示，一種高殘余應(yīng)力氣門彈簧的生產(chǎn)工藝，該工藝的步驟如下：